СОЗДАНИЕ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫХ ПОЛИМЕРНЫХ И КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ СО СПЕЦИАЛЬНЫМИ СВОЙСТВАМИ НА ОСНОВЕ ГИБКО - И ЖЕСТКОЦЕПНЫХ ПОЛИМЕРОВ РАЗЛИЧНОЙ ПРИРОДЫ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ НОВЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРИНЦИПОВ И ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ПОДХОДОВ ДЛЯ ВЫСОКОТЕХНОЛОГИЧНЫХ ПРИМЕНЕНИЙ

В отчетном 2022 году выполнена НИР по направлению "Разработка, исследование и испытание новых типов высокотехнологичных полимерных и композиционных материалов конструкционного и функционального назначения со специальными свойствами (высокопрочные, износостойкие, с пониженной горючестью, с улучшенными электрофизическими характеристиками)" по теме "Создание нового поколения интеллектуальных полимерных и композиционных материалов со специальными свойствами на основе гибко- и жесткоцепных полимеров различной природы с использованием новых технологических принципов и теоретических подходов для высокотехнологичных применений" (№ госрегистрации АААА-А19-119001963-1). Объектом исследования являлись полимерные и полимерные композиционные материалы на основе крупнотоннажных полимеров и перспективных функциональных высокодисперсных наполнителей. Цель работы — разработка научно-технологических основ получения новых типов полимерных и композиционных материалов, обладающих высокими механическими и специальными функциональными свойствами (улучшенными электрофизическими характеристиками, пониженной горючестью), для использования в различных областях производства деталей и элементов конструкций и функциональных устройств широкого назначения. Разработаны, исследованs и испытаны высокопрочные однонаправленные UD-материалы на основе реакторных порошков СВМПЭ. Показано, что использование насцентных РП СВМПЭ с определенной морфологией и наноструктурой, которые отвечают определенным требованиям к значениям молекулярной массы и насыпной плотности, позволяют получить высокопрочные высокомодульные (~ 3 и 120 - 130 ГПа,) ориентированные пленочные СВМПЭ нити не только в периодическом, но и в непрерывном процессе ТП РП СВМПЭ. Результаты данной работы важны для разработки новых эффективных способов переработки РП СВМПЭ в высокопрочные высокомодульные материалы с использованием метола прямого безрастворного твердофазного формования. Для пленок аморфных полиимидов на основе смеси изомеров диэтилтолуилендиамина и диангидридов показано, что однородное двухосное деформирование приводит к повышению модуля упругости и одновременному росту коэффициентов газопроницаемости по сравнению с недеформированными образцами. Для всех ПИ рост газопроницаемости при однородном двухосном деформировании объясняется увеличением коэффициентов растворимости газов. Исследовано влияние обработки сверхкритическим СО2 на механические и газотранспортные характеристики полиимидов на основе изомеров диэтилтолуилендиамина Обработка ск-СО2 для всех ПИ значительно увеличивает проницаемость газов, причем, для всех ПИ медленная декомпрессия приводит к большему увеличению проницаемости, чем быстрая. Исследованы полимерные смеси, полученные полимеризацией метилметакрилата в присутствии полипропиленгликоля. Показано, что зависимость температуры стеклования метилметакрилата, полимеризованного в присутствии полипропиленгликоля, от молярной фракции пропиленгликольных единиц является линейной, а полипропиленгликоль с меньшей молекулярной массой влияет на свойства материала сильнее, чем полипропиленгликоль с более высокой молекулярной массой. Поэтому добавление полипропиленгликоля позволяет легко и в широком диапазоне контролировать свойства полиметилметакрилата. Изучены свойства эпоксидно-ангидридного компаунда на основе низкомолекулярной эпоксидно-диановой смолы и и-метилтетрагидрофталевого ангидрида, наполненного кварцевой мукой, стеклошарами и базальтовым порошком. Кислородный индекс компаундов увеличивается в ряду кварцевая мука<cтеклошары<базальт. Установлено, что применение указанных наполнителей позволяет изготавливать компаунды с 70%-ным наполнением. Разработана рецептура и технология изготовления двухкомпонентных заливочных компаундов. Проводимость и диэлектрическая проницаемость увеличиваются в ряду компаундов с напонителями: стеклошары<кварцевая мука<базальтовый порошок. Прочность на разрыв увеличивается в ряду кварцевая мука<стеклошары<базальтовый порошок. Синтезированы полимерные нанокомпозиты на основе полилактида и оксида графена. Исследованы диэлектрические свойства композиций. Для композита, полученного твердофазным методом, проводимость на низких частотах более чем на порядок превышает проводимость композита, полученного жидкофазным методом. Исследовали диэлектрические свойства композитов полилактида и восстановленного оксида графена в зависимости от степени разложения (времени пребывания в условиях разложения). Полученные данные могут быть использованы для соотнесения степени разложения с изменением диэлектрических характеристик и контроля степени разложения с помощью измерений данных параметров. С использованием ране разработанного ранее эффективного и экологически безопасного метода одностадийной высокотемпературной каталитической поликонденсации диэтилтолуилндиамина с различными двухшарнирными диангидридами ароматических тетракарбоновых кислот (в том числе двумя диангидридами, синтезированных впервые) синтезирована и охарактеризована серия новых высокомолекулярных полэфиримидов, растворимых в органических растворителях. Исследована их фазовая морфология, термические, физико-механические и газотранспортные свойства. Изучены кинетические закономерности процесса получения растворимых полиимидов термической имидизацией ПАК в растворе диметилацетамида в диапазоне 120-160°С. Экспериментально определены константы скоростей имидизации и распада ПАК в двух независимых сериях экспериментов. Установлено влияние на имимдизацию сопряженных реакций распада и ресинтеза ПАК. Исследовано влияние воздействия тлеющего разряда постоянного тока пониженного давления на поверхностные свойства двух новых полимеров - полилинафталата и поликетона. Разработана лабораторная установка для нанесения на подложку покрытий методом полимеризации в плазме газообразных перкурсоров. Синтезированы композиты гетероспинового молекулярного магнетика [EuIII(SQ)3bipy] в полистирольной матрице. Установлено, что интенсивная механическая активация образцов приводит к реологическому взрыву, в результате которого наблюдается радиочастотное сверхизлучение, возникновение свободных электронов и образование металлических наночастиц Eu. Изучено взаимодействие N-метилолакриламида и хитозана при концентрировании растворов как под действием УФ-излучения, так и без него, приводящее к отверждению полимерной матрицы. Выявлены основные продукты, предполагаемые механизмы реакции сшивки и влияние внешних условий на эти процессы. Получен и исследован широкий диапазон комплексов полисахаридов с низкомолекулярными водонерастворимыми компонентами и минеральными наночастицами (гидроксиапатит, масла, полифенолы и др.) и оценены их основные физико-химические свойства. Выбраны эффективные параметры процесса смешения минеральных компонентов с полилактидом. Изучены физико-механические свойства полилактида при наполнении наноразмерными формами бора и установлено влияние геометрии наночастиц и состава поверхности наполнителя. Получены полиэфирные волокна, содержащие 0.05-6.00 мас.% биоактивных наполнителей (молекулярный йод, бриллиантовый зелёный) в высокодисперсном состоянии, путем их введения в процессе крейзинга в полилактид или импрегнацией в пористые волокна поликапролактона и полидиоксанона. Поставленные на отчетный период задачи решены полностью. Полученные результаты являются абсолютно новыми, не описанными ранее в научной литературе, и по актуальности и эффективности разработанных подходов соответствуют мировому уровню научных исследований.